非接触量测监控量测技术交底.docx

非接触量测监控量测技术交底.docx

《非接触量测监控量测技术交底.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《非接触量测监控量测技术交底.docx（27页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

非接触量测监控量测技术交底

隧道监控量测非接触量测

技术交底

1．适用范围

本技术交底适用于****兰渝铁路xx标内隧道监控量测中拱顶沉降及边墙收敛非接触量测作业。

本标段隧道均为开行双层集装箱客货共线双线隧道，隧道开挖宽度、净空高度较一般隧道大，常规量测手段很难满足监控量测需求，采用全站仪非接触位移量测方法，能够准确、方便、灵活、快速的对隧道围岩进行监控量测。

2.监控量测的技术要求

2.1监控量测项目

本标段隧道工程监控量测主要包括以下日常监测项目。

表2.1监控量测主要监测项目

序号

监测项目

量测仪器

备注

1

洞内、外观察

现场观察、数码相机、罗盘仪

洞内相机需防爆

2

拱顶下沉

全站仪

3

净空收敛

全站仪

4

地表下沉

水准仪、铟钢尺或全站仪

隧道浅埋段

5

周围环境观察

现场观察、数码相机、罗盘仪

2.2非接触量测控制指标

为及时准确预测隧道工程安全性，选择对结构安全反应比较敏感部位（拱顶及边墙）的位移作为判定依据，非接触量测位移控制部位，见表2.2。

表2.2非接触量测绝对位移控制指标

工法

竖直位移

水平位移

台阶法

拱顶沉降

上、下台阶

边墙收敛

2.3监控量测断面及测点布置原则

2.3.1浅埋隧道地表沉降观测

浅埋隧道地表位移测点应在隧道掌子面前方布设，测点与掌子面距离约为隧道埋深加隧道开挖高度之和时开始监测，隧道衬砌结构封闭、地表位移基本稳定时停止监测。

地表位移测点和隧道内测点应布置在同一里程断面。

一般条件下地表位移测点纵向间距应按表2.3.1要求布置。

表2.3.1地表位移测点纵向间距

埋深与开挖宽度

纵向测点间距（m）

2.5B>H0>2B

20～50

B

10～20

H0≤B

5～10

注：

H0—隧道埋深；B—隧道开挖宽度。

2.3.2地表位移测点横向间距为2~5m。

在隧道中线附近测点应适当加密，隧道中线两侧量测范围应不小于H0+B，地表有控制性建（构）筑物时，量测范围应适当加宽，测点布置如图2.3.2所示。

图2.3.2地表位移横向测点布置示意图

2.3.3拱顶下沉测点和净空收敛测点应布置于同一断面，监测断面间距及测点按表2.3.3要求布置。

拱顶下沉测点应布置在拱顶轴线附近。

当隧道跨度较大时，应结合施工方法和断面形式在拱部增设测点。

表2.3.3非接触量测断面布置间距

围岩级别

断面间距（m）

V

≦5

IV

≦10

III

≦30

注：

II级围岩视具体情况确定间距。

2.3.4拱顶下沉为判定围岩及初期支护是否稳定的重要指标，通常设置一个测点，但对于大断面隧道拱顶测点埋设较困难时，一般距中线左右侧2～3m处各增设一个测点。

2.3.5隧道净空收敛为判定隧道稳定性提供可靠信息，并根据收敛速率判断隧道围岩的稳定程度和确定二次衬砌合理的支护时机，隧道净空收敛量测测线数，参照表2.3.5。

表2.3.5净空收敛量测测线数

测线

开挖方法

测线布置

台阶法

上、下台阶

各一条水平测线

2.3.6隧道分部施工时，各分部测点及测线的布置应根据断面各施工部开挖先后顺序进行合理布置。

2.3.7隧道分部施工有临时支护时，临时支撑拆除时以及拆除后，应对初期支护断面进行变形监测，确保临时支撑拆除后初期支护的稳定，测点布置形式按全断面法布置形式。

2.3.8监测断面及测点布置应考虑围岩的代表性、围岩条件变化、施工方法及支护参数的变化，监测断面或测点应视工程需要可适当的增减。

2.3.9不同断面的测点应布置在相同部位，测点应尽量对称布置，以便数据的相互验证。

2.4后视点与测点安设实施要求

2.4.1后视点是否稳定对设站点的坐标量测精度和测点的坐标量测精度影响甚大，现场量测人员和施工人员应加强对后视点保护，确保后视点的稳定。

2.4.2后视点应优先选用洞内控制点，如遇控制点距离较远或不能通视时，可在稳定的仰拱填充面上布点作为后视点。

2.4.3仰拱填充面距离监测断面较近，自由设站能满足精度要求时，可将后视点布置在稳定的仰拱填充面上，并确保后视点与测点间通视。

2.4.4预埋件的制作尺寸可依据反射膜片的尺寸而定，能够满足安设反射膜片即可，具体见图2.4.4，埋点时宜将反射膜片面向洞口，以方便后视点与测点间通视。

图2.4.4测点布置示意图

2.4.5在隧道初期支护围岩上钻孔，再将钢筋锚固稳定，钢筋插入围岩不小于15cm，为避免施工人员或机械扰动预埋件，预埋件伸出初期支护表面，能够满足粘贴反射膜片即可。

2.4.6隧道台阶法施工时，测点预埋件埋设数量根据测线布置，应按照现场分部开挖的先后顺序及时进行埋设。

2.4.7预埋件埋设时，应采取一定保护措施防止喷射混凝土粘结于预埋件的表面，反射膜片粘贴前应将预埋件粘贴处清理干净。

2.4.8反射膜片安装后，施工和监测人员应注意保护反射片，防止喷射混凝土覆盖其表面，确保其无损、清洁，如有灰尘等赃物而影响监测时，应及时擦拭干净。

2.4.9位移量测期间，应防止测点和后视点被现场施工人员或机械扰动，禁止测点预埋件上悬挂管子、电缆等设备。

2.5监控量测频率

2.5.1拱顶下沉量测频率和净空收敛量测频率宜相同，应根据测点距开挖面的距离及位移速率分别按表2.5.1-1和表2.5.1-2确定。

由位移速率决定的监测频率和由距开挖面的距离决定的监测频率之中，原则上采用较高的频率值。

出现异常情况或不良地质时，应增大监测频率。

表2.5.1-1按距开挖面距离确定的监测频率

监测断面距开挖面距离（m）

监测频率

（0～1）B

2次/d

（1～2）B

1次/d

（2～5）B

1次/2～3d

＞5B

1次/7d

注：

B—隧道开挖宽度。

表2.5.1-2按位移速率确定的监测频率

位移速率（mm/d）

监测频率

≥5

2次/d

1～5

1次/d

0.5～1

1次/2～3d

＜0.5

1次/7d

2.5.2测点应设置在距开挖面2m范围以内，并应在工作面开挖以后24h内或下次开挖之前获取初读数。

2.5.3由于测线和测点的不同，位移速率也不同，因此应以产生最大位移速率来决定量测频率。

2.5.4洞内位移监测断面及其附近初期支护观察频率应与净空周边位移监测频率相同。

2.5.5地表位移量测频率、洞外观察及周围环境观察频率除应与净空周边位移量测频率相同外，宜应根据人为及自然因素对地表工程地质物理、力学参数的影响情况，增加观察频率。

2.5.6各监控量项目应持续到围岩及支护结构基本稳定2~3周后停止监测。

2.6监控量测控制基准

2.6.1监控量测控制基准应根据结构物重要性、地质条件、施工安全等因素制定，包括隧道内净空位移、地表位移等。

2.6.2隧道工程位移控制基准，可根据现场实测数据资料，通过回归分析与数值分析综合法和监测断面位移统计分析法进行确立，建立适合于本工程的位移基准值。

2.6.3复合式衬砌围岩及初期支护洞周位移控制基准包括相对位移控制基准和绝对位移控制基准，隧道周壁任意点的实测位移值或预测最终值均应小于其位移控制基准值。

1、允许洞周相对位移（收敛）控制基准值，当缺乏资料时参见表2.6.3。

2.6.3允许洞周水平相对收敛值（%）

埋深（m）

围岩级别

<50

50～300

>300

Ⅲ

0.10～0.30

0.20～0.50

0.40～1.20

Ⅳ

0.15～0.50

0.40～1.20

0.80～2.00

Ⅴ

0.20～0.80

0.60～1.60

1.00～3.00

注：

①水平相对收敛值系指收敛位移累计值与两测点间距离之比。

②硬质围岩隧道取表中较小值，软质围岩隧道取表中较大值。

③拱顶下沉允许值一般可按本表数值的0.5-1.0倍采用。

④本表所列数值在施工过程中可通过实测和资料积累作适当修正。

2、初期支护绝对位移控制基准值，应根据工程实测资料，运用2.6.2中的有关方法进行制定。

2.6.4采用分部开挖法施工的隧道应每分部分别建立位移控制基准，同时应考虑各分部间相互影响。

2.6.5根据位移控制基准，位移管理基准按表2.6.5分为四个危险等级和三个管理等级，以便判定围岩稳定性并指导施工。

表2.6.5位移管理基准

危险等级

管理位移

管理等级

不稳定

U＞U0

险情

2/3U0＜U≤U0

异常

1/3U0≤U≤2/3U0

正常

U＜1/3U0

注：

U—实测位移值，U0—极限位移值；

2.6.6根据控制基准，结合位移、速率和加速度等时态曲线和支护结构变异状态、地下水状态等综合判定围岩与支护结构稳定性。

2.6.7一般情况下，二次衬砌的施作应在满足下列要求时进行：

1、隧道周边水平收敛速率及拱顶或底板垂直位移速率明显下降；

2、隧道位移相对值已达到总相对位移量的90％以上。

3、对浅埋、软弱围岩等特殊地段，应视现场具体情况确定二次衬砌施作时机。

2.7隧道施工阶段安全判定基准

2.7.1由于隧道工程地质条件、施工方法和支护体系的复杂性，对施工阶段隧道稳定性判定应采用定量和定性综合分析法。

2.7.2根据围岩及支护结构的力学特性，安全判定基准应以周边位移、变形速率、变形加速度3参数作为定量指标和支护结构裂缝状态、地下水状态2参数作为定性指标。

2.7.3依据隧道施工实测位移U与隧道极限位移U0之间建立判别准则，将隧道安全性分为四个等级，具体参见表2.6.5。

2.7.4隧道钻爆法施工阶段安全判定基准，参见附录A。

2.7.5根据围岩变形规律，围岩变形加速度大于零且为异常加速时，围岩与支护体系将会处于失稳状态，应加强监测，必要时采取紧急处理措施。

2.7.6当变形加速度a＞0时，应维持判定危险等级不变；当变形加速度a＜0时，可在原有绝对位移控制基准和变形速率确定的危险等级的基础上降低一个等级。

2.7.7位移监测断面安全性判定为失稳时，监控量测小组应及时提交围岩变形失稳报告，通知业主、施工和监理等有关单位进行现场专家诊断，分析失稳原因，必要时停止施工，采取有效的措施增强支护结构的安全性。

2.7.8监控量测小组应准确分析量测数据，依据安全判定基准判定隧道安全性，依据判定结果及时编写异常报告、险情报告和失稳报告，其报告应包括如下内容：

1断面概况：

施工方法、开挖时间、位移或应力测点埋设情况（埋深位置、埋设时间）、变形初测时间、位移监测结果等，可用示意图说明；

2数据分析：

断面拱顶位移、拱顶变形速率、拱顶变形加速度时程曲线图，并对其数据进行详细分析；边墙位移、边墙变形速率、边墙变形加速度时程曲线图，并对其监测数据进行详细分析；

3围岩支护状态描述：

定性描述监测断面位置处及其附近裂缝和地下水状态，描述裂缝的位置、数量、宽度、长度及其发展状态，地下水状态等情况；

4根据隧道施工阶段安全判定基准，对围岩支护结构稳定性等级初步分析；

5初步提出围岩及初期支护变形异常原因以及工程措施。

2.8监控量测系统及元器件的技术要求

2.8.1监控量测系统的测试精度应满足设计要求。

拱顶下沉、净空收敛、地表位移、纵向位移、隧底隆起测试精度应满足0.5～1mm以内。

其它监测项目的测试精度结合元器件的精度确定。

2.8.2反射膜片尺寸可采用20mm×20mm或40mm×40mm，条件允许情况下，可尽量增加反射膜片的尺寸，以提高照准精度。

2.8.3全站仪量测精度应满足1mm的测试精度，条件允许情况下，尽量选择测试精度较高的全站仪。

2.8.4监控量测人员应配备强烈探照灯，照射反射膜片增加其亮度，使其满足精确照准、读取数据和数据录入的需要。

3.监控量测（非接触量测）方法

3.1变形监测

3.2.1隧道拱顶及边墙测点位移量测一般应采用全站仪自由设站法。

3.2.2隧道拱顶及边墙测点相对位移量测时，可无需建立三维坐标系，全站仪自由设站后直接读取测点坐标即可。

3.2.3隧道拱顶及边墙测点三维绝对位移量测时，应建立独立局部三维坐标系，一般Z轴为竖直方向，X，Y轴平行于隧道轴线和垂直于隧道轴线，局部三维坐标系可参照图3.2.3。

图3.2.3局部三维坐标系建立示意图

3.2.4隧道周壁测点三维绝对位移量测时，有自由设站和固定设站两种方式，一般应采用全站仪自由设站三维绝对位移量测法。

3.2.5隧道内粉尘浓度应控制在2mg/m3以下，减小粉尘浓度以提高可视距离。

3.2.6隧道周壁测点位移量测时，全站仪测站设置一般应满足如下要求：

1测站距反射膜片的距离D应控制在100m以内。

2受隧道施工影响，为提高工作效率，同一测试断面设站次数可控制在2次以内。

3一次设站无法位移量测时，可进行转站量测，但转站次数不能超过3次。

3.2.7受隧道内量测环境影响，自动搜索无法精确照准测点中心时，应采用人工照准。

3.2.8地表沉降监测可采用精密水准仪、铟钢尺进行。

基点应设置在地表沉降影响范围之外。

测点采用地表钻孔埋设，测点四周用水泥砂浆固定。

常规水准测量手段出现困难时，可采用全站仪量测。

4监控量测数据分析及信息反馈

4.1监控量测数据分析处理

4.1.1监控量测数据的分析处理应包括监测数据校核、数据整理及数据分析。

4.1.2取得监测数据后，应及时进行校对和整理，包括观测数据计算、填表、误差处理、绘制位移时空曲线图等，应注明开挖方法和施工工序以及开挖面距监测点距离等信息。

4.1.3每次观测后应立即对观测数据进行校核，如有异常应及时补测。

4.1.4测点三维坐标X，Y，Z获得后，可通过计算公式获得测点三维位移量△X，△Y，△Z以及测线收敛变化量△D，根据计算获得三维位移值和收敛量测值，即可判断围岩和支护结构的稳定性，为信息施工提供真实、可靠的参考依据。

1采用非接触三维绝对位移量测时

（4.1.4-1）

式中k—观测期数；

i—测点编号；

△Z—表示隧道拱顶沉降值（mm）

2采用非接触相对位移量测时

测线长度为

（10.1.4-2）

测线收敛值

为

（4.1.4-3）

式中k—观测期数；i，j—测点编号。

4.1.5隧道围岩及初期支护变形速率和变形加速度为判定其安全性的两个重要量化指标，其变形量获得后即可求解变形速率和加速度

1围岩变形速率是指隧道周壁单位时刻位移变化量

（4.1.5-1）

式中vn—tn时刻围岩变形速率（mm/d）；

tn，ti—均为量测时间（d）；

un，ui—tn，ti时刻位移累计值（mm）。

2围岩变形加速度是指隧道周壁单位时刻变形速率变化量

（4.1.5-2）

式中an—tn时刻围岩变形加速度（mm/d2）；

tn，ti—均为量测时间（d）；

vn，vi—tn，ti时刻变形速率（mm/d）。

4.1.6监控量测数据分析主要包括以下内容：

1根据量测值绘制时空曲线；

2选择回归曲线，预测最终值，并与控制基准进行比较；

3对围岩及支护状态、工法、工序进行评价；

4及时反馈评价结论，并提出相应工程对策建议。

4.1.7时空曲线数据分析时，可采用指数、双曲线、对数模型、分段函数、经验公式等进行回归分析，预测最终值。

5.监控量测信息反馈

5.2.1监控量测信息反馈应根据监测数据分析结果，对工程安全性进行评价，并提出相应工程对策和建议。

5.2.2信息反馈应以位移反馈为主，主要依据时空曲线的形态对围岩稳定性、支护结构的工作状态、对周围环境的影响程度进行判定，验证和优化设计参数，指导施工。

5.2.3监控量测信息反馈程序见图5.2.3所示。

图5.2.3监测反馈程序框图

5.2.4施工过程中应进行监控量测数据的实时分析和阶段分析，工程竣工后，应提交监测总结报告。

1、实时分析：

根据监控量测数据及时进行分析，发现安全隐患，应分析原因并提交异常报告；

2、阶段分析：

按周、月报方式进行阶段分析，总结监测数据变化规律，对施工情况进行评价，提交阶段分析报告，指导后续施工。

5.2.5工程安全性评价流程见图5.2.5。

图5.2.5工程安全性评价流程图

5.2.6根据工程安全性评价的结果，需要变更设计时，应根据有关工程变更管理办法及时进行设计变更。

6.监控量测质量及安全保证措施

6.1质量保证措施

6.1.1将监测管理及监测实施计划纳入施工生产计划中，作为一个重要的施工工序来抓，制定切实可行的监测实施方案和相应的测点埋设保护措施，并保证监测有确定的时间和空间。

各作业队组织专门监测小组，具体负责各项监测工作。

6.1.2将每天测得数据及时整理报告作业队长，技术主管，现场监理，由上述三人在“监控量测巡查记录表”中写出相应结论以指导现场施工安全，并签字确认。

6.1.3经现场监控量测后发现围岩变化速率较大或变形异常的，应立即停止施工并及时报告项目经理部，由经理部派专人进行现场检查并制定出相关措施并确认安全后方可继续施工，并继续加强监测。

6.1.4按建设指挥部的相关要求，及时上报监控量测周报。

积极配合监理、设计单位做好对监测工作的检查、监督和指导，及时向监理、设计单位报告情况和问题，并提供有关切实可靠的数据记录，工程完成后，根据监测资料整理出标段的监测分析总报告纳入竣工资料中。

6.1.5量测人员做到相对固定，保证数据资料的连续性。

量测仪器专人使用及保管、专业机构保养、专业机构检校。

量测设备、元器件等在使用前均经过检校，合格后方可使用。

6.1.6项目经理部每周派专人巡视现场监控量测情况，将监控量测列为每次检查必检项目，对监控量测中不符合规范，不符合要求的及时进行纠正，指导。

各作业队及时上报监控量测周报，由经理部测量主管工程师整理上报建设指挥部。

6.2安全保证措施

6.2.1务必保证监测数据的真实性。

监控量测与施工安全是动态且相对对立的，监控量测为施工提供安全预警及相关保障，施工安全为监控量测提供作业条件。

对编造虚假数据的作业队给以相应处罚。

6.2.2务必保证监测数据的及时性。

监控量测须按规范要求，及时布点进行量测。

开挖后及时采集数据，再根据围岩变化情况设置监测频率。

如遇变化异常，及时报告管理人员并采取相关措施。

6.2.3务必保证监测数据的有效性。

监控量测人员须经相关培训合格后方能上岗，监测仪器须满足精度要求且经检验合格后方能使用。

所得数据经回归分析后，能得出围岩预计稳定时间，二衬砼浇筑时间。

6.2.4监控量测人员监测时，须听从现场领工员、爆破工、瓦检员的指挥，确保协调、安全作业。

6.2.5监控量测发出安全预警后，及时联系设计、监理，对现行施工支护参数进行调整，加强支护。

解除安全警报后方可继续掘进。

附录A隧道施工阶段5参数安全判定基准

判定指标

危险等级

施工措施

位移控制基准

变形速率（mm/d）

变形加速度（mm/d2）

初期支护状态

地下水状态

U＞2U0/3

a>0

有裂缝产生且继续发展

存在地下水

不稳定

发送失稳报告，立即停止施工，快速采取工程对策阻止围岩变形，加强监控量测，分析围岩运动状态，加强支护。

a<0

险情

发送险情报告，立即停止施工，采取工程对策，加强监测，分析原因，加强支护。

a>0

有裂缝产生且继续发展

存在地下水

险情

发送险情报告，立即停止施工，采取工程对策，加强监测，分析原因，加强支护。

a<0

无裂缝

无地下水

异常

发送异常报告，停止施工，加强监测，分析原因，确定采取工程措施。

U0/3≤U≤2U0/3

a>0

有裂缝产生且继续发展

存在地下水

不稳定

发送失稳报告，立即停止施工，快速采取工程对策阻止围岩变形，加强监控量测，分析围岩运动状态，加强支护。

a<0

险情

发送险情报告，立即停止施工，采取工程对策，加强监测，分析原因，加强支护。

a>0

有裂缝产生且继续发展

存在地下水

险情

发送险情报告，立即停止施工，采取工程对策，加强监测，分析原因，加强支护。

a<0

无裂缝

无地下水

异常

发送异常报告，停止施工，加强监测，分析原因，确定采取工程措施。

a>0

无裂缝

无地下水

异常

发送异常报告，停止施工，加强监测，分析原因，确定采取工程措施。

a<0

无裂缝

无地下水

正常

正常施工，正常监测。

续表附录A

判定指标

危险等级

施工措施

位移控制基准

变形速率（mm/d）

变形加速度（mm/d2）

初期支护状态

地下水状态

U＜U0/3

a>0

有裂缝产生且继续发展

存在地下水

不稳定

发送失稳报告，立即停止施工，快速采取工程对策阻止围岩变形，加强监控量测，分析围岩运动状态，加强支护。

a<0

险情

发送险情报告，立即停止施工，采取工程对策，加强监测，分析原因，加强支护。

a>0

有裂缝产生且继续发展

存在地下水

险情

发送险情报告，立即停止施工，采取工程对策，加强监测，分析原因，加强支护。

a<0

无裂缝

无地下水

异常

发送异常报告，停止施工，加强监测，分析原因，确定采取工程措施。

a>0

无裂缝

无地下水

异常

发送异常报告，停止施工，加强监测，分析原因，确定采取工程措施。

a<0

无裂缝

无地下水

正常

正常施工，正常监测。

a>0

无裂缝

无地下水

异常

发送异常报告，停止施工，加强监测，分析原因，确定采取工程措施。

a<0

无裂缝

无地下水

正常

正常施工，正常监测。

注：

U—实测隧道周边位移值，拱顶为主要依据；U0—绝对位移控制基准值；v—实测隧道周边围岩变形速率，以拱顶处变形速率作为主要据。

附录B隧道非接触量测拱顶沉降量测记录表

第页共页

工程名称

围岩级别

断面里程

测点编号

埋设日期

环境条件

量测依据

《铁路隧道监控量测技术规程》TB10121-2007

《铁路隧道工程施工技术指南》TZ204-2008

仪器设备/

设备管理号

量测日期

量测读数（mm）

沉降值（mm）

备注

后视

转点

前视

高程

增量

累计